JP7372787B2 - Hot press forming method and hot press forming product - Google Patents
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Description
本発明は、熱間プレス成形方法及び熱間プレス成形品に関する。 The present invention relates to a hot press forming method and a hot press forming product.
自動車分野等では、強度の向上及び軽量化の観点から、熱間プレス成形品(「ホットプレス品」、「ホットスタンプ品」とも呼ぶ。)が用いられている。熱間プレス成形品とは、鋼からなる板状のブランク材(鋼板)を熱間プレス成形したものであり、例えば金属組織がオーステナイトになるまで加熱した鋼板を、金型でプレス成形し、かつプレスした状態で金型ごと冷却することにより焼入れしたものである。 BACKGROUND ART In the automobile field and the like, hot press-formed products (also referred to as "hot-pressed products" or "hot-stamped products") are used from the viewpoint of improving strength and reducing weight. A hot press-formed product is one in which a plate-shaped blank material (steel plate) made of steel is hot press-formed. For example, a steel plate is heated until the metallographic structure becomes austenite, then press-formed in a mold, and It is hardened by cooling the mold together in the pressed state.
上記のように、熱間プレス成形品は、焼入れされたことにより高い強度を有するものであるが、例えば自動車等に使用する部材などは、ピアッシング、トリミング、溶接等の後加工が施されることがあるため、これらの後加工を施す予定の部分の強度は高すぎないことが望ましい。このため、例えば特許文献1及び2には、部位によって強度の異なる熱間プレス成形品の成形方法が記載されている。
As mentioned above, hot press-formed products have high strength due to being quenched, but for example, parts used in automobiles etc. are subject to post-processing such as piercing, trimming, and welding. Therefore, it is desirable that the strength of the parts to be subjected to these post-processings is not too high. For this reason, for example,
本発明はこのような事情の下、従来とは異なる方法により、部位により特性の異なる熱間プレス成形品を得る熱間プレス成形方法と、従来とは特性が異なる熱間プレス成形品とを提供することを目的とする。 Under these circumstances, the present invention provides a hot press forming method for obtaining a hot press molded product having different characteristics depending on the part by a method different from the conventional method, and a hot press forming product having different characteristics from the conventional method. The purpose is to
本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。 The present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
<1>
鋼板を加熱して前記鋼板全体をオーステナイトにする工程(1)と、
前記工程(1)の後の前記鋼板全体をプレス冷却し、前記鋼板全体をマルテンサイトにする工程(2)と、
前記工程(2)の後の前記鋼板を加熱して、前記鋼板の一部である第一領域をオーステナイトにし、前記鋼板の他の一部である第二領域を焼戻しマルテンサイトにする工程(3)と、
前記工程(3)の後の前記鋼板全体をプレス冷却して、前記第一領域をマルテンサイトにするとともに前記鋼板を成形する工程(4)と、
を有する、熱間プレス成形方法。
<2>
前記工程(1)における加熱、及び前記工程(3)における加熱は、それぞれ、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が30秒以内である、<1>に記載の熱間プレス成形方法。
<3>
前記工程(1)における加熱、及び前記工程(3)における加熱は、抵抗加熱である、<1>又は<2>に記載の熱間プレス成形方法。
<4>
前記工程(3)における加熱は、前記鋼板の部位ごとに加熱により到達する最高温度を変えることにより行う、<1>~<3>のいずれか一項に記載の熱間プレス成形方法。
<5>
前記工程(3)の加熱により到達する前記第二領域の最高温度が、400℃以上オーステナイト変態開始温度(A1点)未満である、<1>~<4>のいずれか一項に記載の熱間プレス成形方法。
<6>
マルテンサイトからなる第一領域と、焼戻しマルテンサイトからなる第二領域とを有し、前記第一領域のマルテンサイトの結晶粒度番号が10以上である、熱間プレス成形品。
<1>
a step (1) of heating a steel plate to make the entire steel plate austenite;
a step (2) of press-cooling the entire steel plate after the step (1) to make the entire steel plate martensite;
A step (3) of heating the steel plate after the step (2) to make a first region, which is a part of the steel plate, austenite and a second region, which is another part of the steel plate, into tempered martensite. )and,
a step (4) of pressing and cooling the entire steel plate after the step (3) to make the first region martensite and forming the steel plate;
A hot press forming method comprising:
<2>
The hot press forming method according to <1>, wherein the heating in the step (1) and the heating in the step (3) each take a heating time of 30 seconds or less from the start of heating to the completion of heating.
<3>
The hot press forming method according to <1> or <2>, wherein the heating in the step (1) and the heating in the step (3) are resistance heating.
<4>
The hot press forming method according to any one of <1> to <3>, wherein the heating in the step (3) is performed by changing the maximum temperature reached by heating for each part of the steel plate.
<5>
According to any one of <1> to <4>, the maximum temperature of the second region reached by heating in the step (3) is 400 ° C. or higher and lower than the austenite transformation start temperature (A 1 point). Hot press forming method.
<6>
A hot press-formed product having a first region made of martensite and a second region made of tempered martensite, the martensite in the first region having a grain size number of 10 or more.
本発明によれば、従来とは異なる方法により、部位により特性の異なる熱間プレス成形品を得る熱間プレス成形方法と、従来とは特性が異なる熱間プレス成形品とを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hot press molding method for obtaining a hot press molded product having different characteristics depending on the part by a method different from the conventional method, and a hot press molded product having different characteristics from the conventional method. .
[熱間プレス成形方法]
本発明の一態様の熱間プレス成形方法は、
鋼板を加熱して前記鋼板全体をオーステナイトにする工程(1)と、
前記工程(1)の後の前記鋼板全体をプレス冷却し、前記鋼板全体をマルテンサイトにする工程(2)と、
前記工程(2)の後の前記鋼板を加熱して、前記鋼板の一部である第一領域をオーステナイトにし、前記鋼板の他の一部である第二領域を焼戻しマルテンサイトにする工程(3)と、
前記工程(3)の後の前記鋼板全体をプレス冷却して、前記第一領域をマルテンサイトにするとともに前記鋼板を成形する工程(4)と、
を有する。
[Hot press forming method]
A hot press forming method according to one embodiment of the present invention includes:
a step (1) of heating a steel plate to make the entire steel plate austenite;
a step (2) of press-cooling the entire steel plate after the step (1) to make the entire steel plate martensite;
A step (3) of heating the steel plate after the step (2) to make a first region, which is a part of the steel plate, austenite and a second region, which is another part of the steel plate, into tempered martensite. )and,
a step (4) of pressing and cooling the entire steel plate after the step (3) to make the first region martensite and forming the steel plate;
has.
図1は、本発明の実施形態を説明するための、熱間プレス成形方法の一例の模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a hot press forming method for explaining an embodiment of the present invention.
図1の(A)の鋼板10は、工程(1)を行う前の状態の鋼板を示している。 工程(1)を行う前の鋼板(図1の(A)の鋼板10)の金属組織は、通常、フェライト(F)とセメンタイト(θ)とを含む。工程(1)を行う前の鋼板(図1の(A)の鋼板10)の金属組織としては、例えば、フェライト(F)とセメンタイト(θ)とからなるもの、フェライト(F)とパーライト(P)とからなるもの、及び、フェライト(F)とセメンタイト(θ)とパーライト(P)とからなるものが挙げられる。
なお、鋼板の組成は焼入れ可能であれば特に限定されない。
The
Note that the composition of the steel plate is not particularly limited as long as it can be hardened.
<工程(1)>
工程(1)は、鋼板を加熱して前記鋼板全体をオーステナイトにする工程である。
図1の(B)は工程(1)を行い、鋼板11全体の金属組織がオーステナイト(γ)となっている状態を示している。
<Step (1)>
Step (1) is a step of heating the steel plate to turn the entire steel plate into austenite.
FIG. 1B shows a state in which step (1) has been performed and the metal structure of the
工程(1)での加熱により到達する鋼板の最高温度は、フェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度であるA3点以上であることが好ましく、例えば850~950℃であることが好ましい。 The maximum temperature of the steel plate reached by heating in step (1) is preferably at least A3 point, which is the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed, and is preferably 850 to 950°C, for example.
工程(1)における加熱は、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が30秒以内であることが好ましい。工程(1)における加熱をこのように急速短時間加熱とすることで、生産性を向上させることができる。 In the heating in step (1), it is preferable that the heating time from the start of heating to the completion of heating is 30 seconds or less. By heating in step (1) in such a rapid and short-time manner, productivity can be improved.
工程(1)における加熱方法は特に限定されない。加熱方法としては、例えば、炉加熱、抵抗加熱(例えば、誘導加熱、通電加熱)などが挙げられるが、急速短時間加熱が容易であるという理由から、抵抗加熱であることが好ましく、通電加熱であることがより好ましい。加熱の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。 The heating method in step (1) is not particularly limited. Examples of the heating method include furnace heating, resistance heating (e.g., induction heating, electrical heating), etc., but resistance heating is preferable because rapid short-term heating is easy, and electrical heating is preferred. It is more preferable that there be. The specific heating method is not particularly limited, and any known method can be used.
なお、鋼板の形状は、板状であれば特に限定されない。加熱方法として通電加熱を行う場合は、鋼板は平板であることが好ましい。また、鋼板の板厚方向から見た形状が台形状である場合など、断面積が長手方向に沿って単調増加又は減少する形状の鋼板の場合、少なくとも1つの電極を長手方向に移動させながら通電加熱を行うことで、鋼板を均一に加熱することができる。
鋼板の長さ、幅、及び厚さ(板厚)は特に限定されず、熱間プレス成形品の仕様等に応じて適宜選択することができる。
Note that the shape of the steel plate is not particularly limited as long as it is plate-like. When conducting electrical heating as the heating method, the steel plate is preferably a flat plate. In addition, in the case of a steel plate whose cross-sectional area monotonically increases or decreases along the longitudinal direction, such as when the shape seen from the thickness direction of the steel plate is trapezoidal, energization is applied while moving at least one electrode in the longitudinal direction. By heating, the steel plate can be heated uniformly.
The length, width, and thickness (plate thickness) of the steel plate are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the specifications of the hot press-formed product.
<工程(2)>
工程(2)は、前記工程(1)の後の前記鋼板全体をプレス冷却し、前記鋼板全体をマルテンサイトにする工程である。
<Step (2)>
Step (2) is a step of press-cooling the entire steel plate after step (1) to turn the entire steel plate into martensite.
工程(2)では、工程(1)を経た、加熱されて全体の金属組織がオーステナイトになっている鋼板をプレス冷却することで、焼入れし、鋼板全体の金属組織をマルテンサイトに変態させる。
プレス冷却とは、プレス型によってプレス成形するとともに、プレス型内で冷却する操作である。プレス冷却の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。なお、プレス冷却における冷却温度及び冷却速度は、焼入れ可能な範囲であれば特に限定されない。
In step (2), the steel plate that has undergone step (1) and has been heated so that the entire metal structure is austenite is press-cooled and quenched to transform the entire metal structure of the steel plate into martensite.
Press cooling is an operation in which press molding is performed using a press mold and cooling is performed within the press mold. The specific method of press cooling is not particularly limited, and any known method can be used. Note that the cooling temperature and cooling rate in press cooling are not particularly limited as long as they are within a range that allows quenching.
図1の(C)は、工程(2)のプレス冷却を行った直後の状態の一例を示している。工程(1)の後の鋼板11をプレス型20によりプレス成形するとともに冷却して、金属組織がマルテンサイト(M)である鋼板12を得る。
(C) of FIG. 1 shows an example of the state immediately after performing press cooling in step (2). The
<工程(3)>
工程(3)は、前記工程(2)の後の前記鋼板を加熱して、前記鋼板の一部である第一領域をオーステナイトにし、前記鋼板の他の一部である第二領域を焼戻しマルテンサイトにする工程である。
<Step (3)>
Step (3) is to heat the steel plate after step (2) to make a first region, which is a part of the steel plate, austenite, and to make a second region, which is another part of the steel plate, tempered marten. This is the process of creating a website.
工程(3)では、工程(2)を経て、全体の金属組織がマルテンサイトになっている鋼板を再度加熱し、鋼板の一部をオーステナイトに変態させ、かつ鋼板の他の一部を焼戻しマルテンサイトにする。
また、工程(3)では、第一領域(オーステナイト)と第二領域(焼戻しマルテンサイト)の間に、オーステナイト及び焼戻しマルテンサイトを含む領域(第三領域)が形成されても良い。
In step (3), the steel plate whose entire metal structure is martensite after step (2) is heated again to transform a part of the steel plate into austenite, and to transform the other part of the steel plate into tempered martensite. Make it a site.
Moreover, in step (3), a region (third region) containing austenite and tempered martensite may be formed between the first region (austenite) and the second region (tempered martensite).
図1の(D)は工程(3)を行い、鋼板13の一部である第一領域(1A)の金属組織がオーステナイト(γ)となり、鋼板の他の一部である第二領域(2A)の金属組織が焼戻しマルテンサイト(MT)になっている状態を示している。
In FIG. 1D, step (3) is performed, and the metal structure of the first region (1A), which is a part of the
工程(3)における加熱は、鋼板の部位ごとに加熱により到達する最高温度を変えることにより行うことが好ましい。
工程(3)の加熱により到達する第一領域の最高温度は、A3点以上であることが好ましく、例えば850~950℃であることが好ましい。
工程(3)の加熱により到達する第二領域の最高温度は、焼戻しができる温度であれば特に限定されないが、400℃以上オーステナイト変態開始温度(A1点)未満であることが好ましい。
工程(3)の加熱により到達する第二領域の最高温度を調整することで、得られる熱間プレス成形品において第二領域の硬度を調整することができる。
また、第三領域の幅は、例えば、工程(3)の加熱により到達する第一領域の最高温度と第二領域の最高温度との温度差や、加熱時間を調節することで調整することができる。例えば、前記温度差を小さくしたり、前記加熱時間を短くしたりすることで、第三領域の幅を狭くすることができる。
The heating in step (3) is preferably performed by changing the maximum temperature reached by heating for each part of the steel plate.
The maximum temperature in the first region reached by heating in step (3) is preferably at least A3 point, and is preferably 850 to 950°C, for example.
The maximum temperature in the second region reached by heating in step (3) is not particularly limited as long as it can be tempered, but it is preferably 400° C. or higher and lower than the austenite transformation start temperature (A 1 point).
By adjusting the maximum temperature of the second region reached by heating in step (3), the hardness of the second region can be adjusted in the resulting hot press-formed product.
Further, the width of the third region can be adjusted by, for example, adjusting the temperature difference between the maximum temperature of the first region and the maximum temperature of the second region reached by heating in step (3), or the heating time. can. For example, the width of the third region can be narrowed by reducing the temperature difference or shortening the heating time.
工程(3)における加熱は、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が30秒以内であることが好ましい。工程(3)における加熱をこのように急速短時間加熱とすることで、生産性を向上させることができる。 In the heating in step (3), it is preferable that the heating time from the start of heating to the completion of heating is 30 seconds or less. By performing the heating in step (3) rapidly and in a short time in this manner, productivity can be improved.
工程(3)における加熱方法は特に限定されない。加熱方法としては、例えば、炉加熱、抵抗加熱(例えば、誘導加熱、通電加熱)などが挙げられるが、急速短時間加熱が容易であるという理由から、抵抗加熱であることが好ましく、通電加熱であることがより好ましい。加熱の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。 The heating method in step (3) is not particularly limited. Examples of the heating method include furnace heating, resistance heating (e.g., induction heating, electrical heating), etc., but resistance heating is preferable because rapid short-term heating is easy, and electrical heating is preferred. It is more preferable that there be. The specific heating method is not particularly limited, and any known method can be used.
工程(3)において、第一領域と第二領域とで加熱により到達する最高温度を変える具体的な手段は特に限定されない。特に、鋼板全体を通電加熱し、かつ第二領域を冷却することにより行われることが好ましい。この場合の第二領域の冷却方法は特に限定されず、例えば、冷却媒体(冷却ガス等)を吹き付けること又は金型を接触させることにより行われることが好ましい。冷却媒体を吹き付ける方法及び金型を接触させて冷却する方法の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。 In step (3), the specific means for changing the maximum temperature reached by heating in the first region and the second region is not particularly limited. In particular, it is preferable that the heating is carried out by electrically heating the entire steel plate and cooling the second region. The method of cooling the second region in this case is not particularly limited, and is preferably carried out by, for example, spraying a cooling medium (cooling gas, etc.) or bringing a mold into contact with it. The specific methods of spraying the cooling medium and cooling the mold by contacting the mold are not particularly limited, and known methods can be used.
<工程(4)>
工程(4)は、前記工程(3)の後の前記鋼板全体をプレス冷却して、前記第一領域をマルテンサイトにするとともに前記鋼板を成形する工程である。
<Step (4)>
Step (4) is a step of press-cooling the entire steel plate after step (3) to make the first region martensite and forming the steel plate.
工程(3)を経て、金属組織がオーステナイトとなっている第一領域は、工程(4)で焼入れされて、マルテンサイトに変態する。
工程(3)を経て、金属組織が焼戻しマルテンサイトとなっている第二領域は、工程(4)の後でも焼戻しマルテンサイトである。
また、工程(3)を経て、第一領域(オーステナイト)と第二領域(焼戻しマルテンサイト)の間に、オーステナイト及び焼戻しマルテンサイトを含む領域(第三領域)が形成されている場合は、この第三領域は、工程(4)の後は、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトを含む領域となる。
After step (3), the first region whose metal structure is austenite is quenched in step (4) and transformed into martensite.
The second region whose metal structure is tempered martensite after step (3) remains tempered martensite even after step (4).
In addition, if a region (third region) containing austenite and tempered martensite is formed between the first region (austenite) and the second region (tempered martensite) through step (3), this After step (4), the third region becomes a region containing martensite and tempered martensite.
図1の(E)は、工程(4)のプレス冷却を行った直後の状態の一例を示している。工程(3)の後の鋼板は、プレス型21によりプレス成形され、かつ冷却されて、熱間プレス成形品14となる。熱間プレス成形品14において、第一領域(1B)の金属組織はマルテンサイト(M)となり、第二領域(2B)の金属組織は焼戻しマルテンサイト(MT)である。
熱間プレス成形品14の第一領域(1B)はマルテンサイトからなる強度が高い部位(ハード部)であり、第二領域(2B)は焼戻しマルテンサイトからなるハード部よりも強度が低い部位(ソフト部)である。ソフト部は、ピアッシング、トリミング、溶接等の後加工を施しやすい。
(E) of FIG. 1 shows an example of the state immediately after performing press cooling in step (4). The steel plate after step (3) is press-formed by a
The first region (1B) of the hot press-formed
工程(4)のプレス冷却では、鋼板を所望の形状にプレス成形し、熱間プレス成形品とする。プレス冷却の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。なお、プレス冷却における冷却温度及び冷却速度は、第一領域の焼入れが可能な範囲であれば特に限定されない。
また、プレス成形における形状は特に限定されない。例えば、図1の(E)に示したような平板でも良いし、図5に示したような断面がハット型となる形状など、熱間プレス成形品の用途及び仕様などに応じて、任意の所望の形状とすることができる。
In the press cooling step (4), the steel plate is press-formed into a desired shape to obtain a hot press-formed product. The specific method of press cooling is not particularly limited, and any known method can be used. Note that the cooling temperature and cooling rate in press cooling are not particularly limited as long as the first region can be hardened.
Moreover, the shape in press molding is not particularly limited. For example, it may be a flat plate as shown in Fig. 1 (E), or it may have a hat-shaped cross section as shown in Fig. 5, or any other shape depending on the use and specifications of the hot press-formed product. It can have any desired shape.
前述のように、本発明の熱間プレス成形方法では、工程(1)における加熱、及び工程(3)における加熱は、それぞれ、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が30秒以内であることが好ましい。このように、工程(1)における加熱と工程(3)における加熱を急速短時間加熱とすることで、生産性が向上するのみならず、得られる熱間プレス成形品の特性を向上させることができる。すなわち、工程(1)における加熱及び工程(3)における加熱として、急速短時間加熱を行って得られた熱間プレス成形品における第一領域は、工程(1)から工程(2)、工程(3)から工程(4)で、急速短時間加熱からの焼入れという処理を2回行われているため、金属組織が、結晶粒度が微細(JIS G0551(2013)に基づいて測定される結晶粒度番号が10以上)なマルテンサイトになっている。金属組織の結晶粒度が微細になると、強度が向上することが知られている。 As mentioned above, in the hot press forming method of the present invention, the heating time in step (1) and the heating in step (3) is preferably within 30 seconds from the start of heating to the completion of heating. preferable. In this way, by performing heating in step (1) and heating in step (3) in a rapid and short time, it is possible to not only improve productivity but also improve the properties of the resulting hot press-formed product. can. That is, the first region of the hot press-formed product obtained by performing rapid short-time heating as the heating in step (1) and the heating in step (3) is In steps 3) and 4), the process of rapid short-time heating and quenching is performed twice, so the metal structure has a fine grain size (grain size number measured based on JIS G0551 (2013)). (10 or more) martensite. It is known that strength improves when the crystal grain size of the metal structure becomes finer.
[熱間プレス成形品]
本発明の一態様の熱間プレス成形品は、マルテンサイトからなる第一領域と、焼戻しマルテンサイトからなる第二領域とを有し、前記第一領域のマルテンサイトの結晶粒度番号が10以上である。
[Hot press molded product]
A hot press-formed product according to one aspect of the present invention has a first region made of martensite and a second region made of tempered martensite, and the martensite in the first region has a grain size number of 10 or more. be.
図1の熱間プレス成形品14は、本発明の熱間プレス成形品の一例を模式的に示している。熱間プレス成形品14は、マルテンサイト(M)からなる第一領域(1B)と、焼戻しマルテンサイト(MT)からなる第二領域(2B)とを有し、前記第一領域のマルテンサイトの結晶粒度番号が10以上である。
A hot press-formed
本発明の熱間プレス成形品は、好ましくは、前述の本発明の熱間プレス成形方法において、工程(1)における加熱、及び工程(3)における加熱を、それぞれ、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が30秒以内で行うことにより得ることができる。 The hot press-formed product of the present invention is preferably heated in step (1) and step (3) in the above-described hot press-forming method of the present invention, respectively, from the start of heating to the completion of heating. It can be obtained by heating within 30 seconds.
本発明の熱間プレス成形品において、第一領域及び第二領域に相当する部位は、それぞれ1箇所のみであっても良いし、それぞれ複数箇所であっても良い。
本発明の熱間プレス成形品は、第一領域及び第二領域以外の部分を有していても良いし、有していなくても良い。第一領域及び第二領域以外の部分としては、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトを含む第三領域が挙げられる。本発明の熱間プレス成形品が第三領域を有する場合は、第一領域と第二領域の間に第三領域を有することが好ましい。すなわち、本発明の熱間プレス成形品は、第一領域及び第二領域のみからなるものであっても良いし、第一領域、第二領域及び第三領域からなるものであっても良い。
本発明の熱間プレス成形品において、第一領域はハード部であり、第二領域はソフト部である。
In the hot press-formed product of the present invention, the number of portions corresponding to the first region and the second region may be only one, or each may be multiple.
The hot press-formed product of the present invention may or may not have portions other than the first region and the second region. The portion other than the first region and the second region includes a third region containing martensite and tempered martensite. When the hot press-formed product of the present invention has a third region, it is preferable to have the third region between the first region and the second region. That is, the hot press-formed product of the present invention may consist of only the first region and the second region, or may consist of the first region, the second region, and the third region.
In the hot press-formed product of the present invention, the first region is a hard part, and the second region is a soft part.
また、本発明の熱間プレス成形品は、第一領域のマルテンサイトのJIS G0551(2013)に基づいて測定される結晶粒度番号が10以上であり、好ましくは11以上であり、より好ましくは11.5以上である。 Further, in the hot press-formed product of the present invention, the grain size number of the martensite in the first region measured based on JIS G0551 (2013) is 10 or more, preferably 11 or more, and more preferably 11. .5 or more.
本発明の熱間プレス成形品は、その形態や用途は限定されないが、例えば、車両ボディ、バンパー、オイルパン、インナーパネル、ピラー(例えば、Aピラー、Bピラー、Cピラー、Dピラーなど)、ホイルハウス等として用いることができる。 The hot press-formed product of the present invention is not limited in form or use, but includes, for example, vehicle bodies, bumpers, oil pans, inner panels, pillars (e.g. A-pillar, B-pillar, C-pillar, D-pillar, etc.), It can be used as a foil house, etc.
以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on Examples, but the scope of the present invention should not be construed as being limited by the Examples shown below.
[実施例1]
<工程(1)>
ホットスタンプ用1500MPa級鋼板を直接通電加熱装置の左右の電極の間に懸架して、鋼板を上下の電極で挟み左右の電極間に通電した。鋼板全体を、室温から、20秒間で900℃まで加熱し、金属組織をフェライト及びパーライトから、オーステナイトに変態させた。
[Example 1]
<Step (1)>
A 1500 MPa class steel plate for hot stamping was suspended between the left and right electrodes of a direct current heating device, the steel plate was sandwiched between the upper and lower electrodes, and electricity was applied between the left and right electrodes. The entire steel plate was heated from room temperature to 900° C. for 20 seconds to transform the metal structure from ferrite and pearlite to austenite.
<工程(2)>
鋼板の温度が900℃に達した時点で通電を止めて、直ちにプレス冷却を行った。プレス冷却は、鋼板を急冷するための冷却水を誘導する水路が内部に設けられた成形型を用いて行い、鋼板を平板に成形しつつ、急冷して焼入れして、鋼板全体の金属組織をマルテンサイトに変態させた。プレス冷却時間(プレス金型下死点保持時間)は5~10秒であった。
<Step (2)>
When the temperature of the steel plate reached 900°C, the electricity supply was stopped and press cooling was immediately performed. Press cooling is performed using a forming mold that is equipped with a channel inside that guides cooling water to rapidly cool the steel plate. While forming the steel plate into a flat plate, the steel plate is rapidly cooled and quenched to change the metallographic structure of the entire steel plate. transformed into martensite. The press cooling time (press mold bottom dead center holding time) was 5 to 10 seconds.
<工程(3)>
工程(2)で得られた、全体がマルテンサイトとなっている平板状の鋼板を、工程(1)で用いた直接通電加熱装置を用いて再び通電加熱した。ここで、鋼板の一部である第一領域は、室温から、20秒間で900℃に達するように加熱した。また、鋼板の他の一部である第二領域は、室温から、20秒間で700℃に達するように、第二領域の加熱により到達する最高温度を制御して通電加熱した。この通電加熱により、第一領域はオーステナイトとなり、第二領域は焼戻しマルテンサイトとなる。
<Step (3)>
The flat steel plate obtained in step (2) and entirely made of martensite was heated again using the direct current heating device used in step (1). Here, the first region, which is a part of the steel plate, was heated from room temperature to 900° C. in 20 seconds. Further, the second region, which is another part of the steel plate, was electrically heated by controlling the maximum temperature reached by heating the second region so that the temperature reached 700° C. in 20 seconds from room temperature. By this electrical heating, the first region becomes austenite and the second region becomes tempered martensite.
<工程(4)>
工程(3)において、鋼板の第一領域の温度が900℃に達し、かつ第二領域の温度が700℃に達した時点で通電を止めて、直ちにプレス冷却を行った。プレス冷却は、工程(2)と同様に行った。プレス冷却により、鋼板を平板に成形しつつ、急冷し、熱間プレス成形品を得た。プレス冷却時間(プレス金型下死点保持時間)は5~10秒であった。得られた熱間プレス成形品を調べたところ、第一領域の金属組織はマルテンサイトであり、第二領域の金属組織は焼戻しマルテンサイトであった。
<Step (4)>
In step (3), when the temperature of the first region of the steel plate reached 900° C. and the temperature of the second region reached 700° C., the electricity supply was stopped and press cooling was immediately performed. Press cooling was performed in the same manner as in step (2). The steel plate was rapidly cooled while being formed into a flat plate by press cooling to obtain a hot press-formed product. The press cooling time (press mold bottom dead center holding time) was 5 to 10 seconds. When the obtained hot press-formed product was examined, the metal structure in the first region was martensite, and the metal structure in the second region was tempered martensite.
[機械的特性の評価]
得られた熱間プレス成形品の第一領域(マルテンサイト)及び第二領域(焼戻しマルテンサイト)のそれぞれについてビッカース硬さを測定した。ビッカース硬度計を用いて、JIS Z2244(2009)の規定に準拠し、300gf(荷重300g、HV0.3)で5点測定し、その平均値を求めた。
その結果、第一領域は523HVであり、第二領域は273HVであった。この結果より、実施例1では、強度に優れるハード部と、後加工しやすいソフト部とを有する熱間プレス成形品が得られたことが分かった。
[Evaluation of mechanical properties]
The Vickers hardness was measured for each of the first region (martensite) and the second region (tempered martensite) of the obtained hot press-formed product. Using a Vickers hardness meter, measurements were made at 5 points at 300 gf (load 300 g, HV 0.3) in accordance with the regulations of JIS Z2244 (2009), and the average value was determined.
As a result, the first region was 523 HV, and the second region was 273 HV. From these results, it was found that in Example 1, a hot press-formed product was obtained that had a hard part with excellent strength and a soft part that was easy to post-process.
なお、ソフト部である第二領域の硬さを、工程(3)の加熱により到達する第二領域の最高温度を変化させることで調整できることを、別途試験を行うことにより確認した。その結果、第二領域の硬さは、下限値が270HV(約850MPa)までの範囲で調整可能であることが分かった。この結果から、本発明の熱間プレス成形品は、種々の用途及び仕様に応じて、ソフト部の特性を調整することが可能であることが分かった。 In addition, it was confirmed by conducting a separate test that the hardness of the second region, which is the soft part, can be adjusted by changing the maximum temperature of the second region reached by heating in step (3). As a result, it was found that the hardness of the second region can be adjusted within a range up to a lower limit of 270 HV (approximately 850 MPa). From this result, it was found that the hot press-formed product of the present invention allows the characteristics of the soft portion to be adjusted according to various uses and specifications.
[結晶粒度の測定]
得られた熱間プレス成形品の第一領域のマルテンサイトの結晶粒度を、JIS G0551(2013)に基づいて測定した。5点測定して平均値を求めたところ、結晶粒度番号は11.9(結晶粒径が約6.5μm)であった。
なお、参考のため、工程(2)の後で、かつ工程(3)の前の鋼板のマルテンサイトの結晶粒度を、同様に、5点測定して平均値を求めたところ、結晶粒度番号は11.1(結晶粒径が約8.5μm)であった。
この結果より、実施例1では、急速短時間加熱からの焼入れを2回行うことで、第一領域のマルテンサイトの結晶粒度が微細化したことが分かった。
[Measurement of grain size]
The crystal grain size of martensite in the first region of the obtained hot press-formed product was measured based on JIS G0551 (2013). When measurements were taken at five points and the average value was calculated, the crystal grain size number was 11.9 (crystal grain size was about 6.5 μm).
For reference, the grain size of martensite in the steel plate after step (2) and before step (3) was similarly measured at 5 points and the average value was calculated, and the grain size number was 11.1 (crystal grain size is approximately 8.5 μm).
From this result, it was found that in Example 1, the crystal grain size of martensite in the first region was refined by performing the quenching after rapid short-time heating twice.
[実施例2]
次に、本発明の熱間プレス成形方法で得られる熱間プレス成形品のソフト部の靱性を評価するために、ドイツ自動車工業会で規定されたVDA基準(VDA238-100)に基づく曲げ強度の試験(曲げ試験)を行った。
曲げ強度の試験に用いた試験片は、以下のようにして作成した。
[Example 2]
Next, in order to evaluate the toughness of the soft part of the hot press-formed product obtained by the hot press-forming method of the present invention, the bending strength was measured based on the VDA standard (VDA238-100) specified by the German Automobile Manufacturers Association. A test (bending test) was conducted.
The test piece used in the bending strength test was created as follows.
<試験片の作成>
実施例1の工程(3)で第一領域を設けないこと以外は実施例1と同様にして、60mm×60mmの板状試験片を作成した。
この試験片は、全体が焼戻しマルテンサイトになっており、本発明の熱間プレス成形方法で得られる熱間プレス成形品のソフト部に相当するものである。
<Creation of test piece>
A plate-shaped test piece of 60 mm x 60 mm was prepared in the same manner as in Example 1 except that the first region was not provided in step (3) of Example 1.
This test piece is entirely made of tempered martensite, and corresponds to the soft part of a hot press-formed product obtained by the hot press-forming method of the present invention.
[曲げ強度の測定]
図2に示すように、直径30mmの2つの支持ロール31の上に、60mm×60mmの板状試験片32を置き、パンチ33を速度20mm/minで押し込む。パンチの先端部の曲率半径は0.4mmである。ロールの間隔は板状試験片の板厚×2+0.5mmとした。試験片に亀裂が生じた時(最大荷重時)の曲げ角度(VDA曲げ角度)を求めた。最大荷重時の曲げ角度が大きいほど、圧壊時の靱性が高いことを示す。なお、曲げ角度とは、図3に示すように、曲げ試験後の折れ曲がった試験片34のなす角度をα(αは0°~180°)としたとき、(180°-α)×1/2で求められる角度である。
[Measurement of bending strength]
As shown in FIG. 2, a 60 mm x 60 mm plate-shaped
3回試験を行い、平均値を求めた結果、実施例2の試験片の曲げ角度は、60°であった。 The test was conducted three times and the average value was calculated. As a result, the bending angle of the test piece of Example 2 was 60°.
[比較例1]
比較のため、以下に示すように、本発明の熱間プレス成形方法以外の方法で熱間プレス成形品を製造し、評価を行った。
[Comparative example 1]
For comparison, hot press-formed products were produced and evaluated using a method other than the hot press-forming method of the present invention, as shown below.
<比較例1の熱間プレス成形品の作成>
ホットスタンプ用1500MPa級鋼板を用いた。
鋼板を直接通電加熱装置を用いて通電加熱した。このとき、鋼板の一部を900℃になるように加熱してオーステナイトに変態させ、かつ他の一部の加熱により到達する最高温度をA1点未満の温度に制御し、フェライトを維持させた。その後、プレス冷却を行い、焼入れすることで、オーステナイトをマルテンサイトに変態させた。このようにして、比較例1の熱間プレス成形品を得た。比較例1の熱間プレス成形品を調べたところ、一部はマルテンサイトであり(この部分を「R(M)部」とも呼ぶ)、一部はフェライト及びパーライトであり(この部分を「R(F+P)部」とも呼ぶ)、R(M)部とR(F+P)部との間に、フェライトとマルテンサイトが混在した部分(この部分を「R(F+M)部」とも呼ぶ)が存在していた。
<Creation of hot press molded product of Comparative Example 1>
A 1500 MPa class steel plate for hot stamping was used.
The steel plate was electrically heated using a direct electrical heating device. At this time, a part of the steel plate was heated to 900°C to transform into austenite, and the maximum temperature reached by heating the other part was controlled to a temperature below point A1 to maintain ferrite. . Thereafter, the austenite was transformed into martensite by press cooling and quenching. In this way, a hot press molded product of Comparative Example 1 was obtained. When we examined the hot press-formed product of Comparative Example 1, we found that part of it was martensite (this part is also called the "R(M) part"), and part of it was ferrite and pearlite (this part was also called the "R(M) part"). There is a part where ferrite and martensite are mixed (this part is also called the "R(F+M) part") between the R(M) part and the R(F+P) part. was.
比較例1の熱間プレス成形品のR(F+M)部のビッカース硬度を求めた。ビッカース硬度計を用いて、JIS Z2244(2009年版)の規定に準拠し、300gf(荷重300g、HV0.3)で5点測定し、その平均値を求めた。結果は、294HVであった。 The Vickers hardness of the R(F+M) portion of the hot press-formed product of Comparative Example 1 was determined. Using a Vickers hardness tester, measurements were made at 5 points at 300 gf (load 300 g, HV 0.3) in accordance with the regulations of JIS Z2244 (2009 edition), and the average value was determined. The result was 294HV.
[比較例2]
比較例1のR(F+M)部に相当する板状試験片を作成し、実施例2と同様にして曲げ試験を3回行い、曲げ角度の平均値を求めた。比較例2の試験片の曲げ角度は、27°であった。
[Comparative example 2]
A plate-shaped test piece corresponding to the R (F+M) portion of Comparative Example 1 was prepared, and a bending test was performed three times in the same manner as in Example 2, and the average value of the bending angle was determined. The bending angle of the test piece of Comparative Example 2 was 27°.
実施例2と比較例2との比較により、本発明の熱間プレス成形方法で得られる熱間プレス成形品のソフト部は靱性に優れていることが分かった。 A comparison between Example 2 and Comparative Example 2 revealed that the soft portion of the hot press-formed product obtained by the hot press-forming method of the present invention has excellent toughness.
[実施例3]
<工程(1)>
ホットスタンプ用1500MPa級鋼板(長さ1200mm、幅500mm、厚さ1mm)を直接通電加熱装置の左右の電極の間に懸架して、鋼板を上下の電極で挟み左右の電極間に通電した。鋼板全体を、室温から、20秒間で900℃まで加熱し、金属組織をフェライト及びセメンタイトから、オーステナイトに変態させた。
図4の(A)の鋼板40は工程(1)を行う前の状態を示している。図4の(A)の鋼板40の金属組織はフェライト(F)とセメンタイト(θ)とからなる。
図4の(B)は工程(1)を行い、鋼板41全体の金属組織がオーステナイト(γ)となっている状態を示している。
[Example 3]
<Step (1)>
A 1500 MPa class steel plate for hot stamping (length 1200 mm, width 500 mm,
The
FIG. 4B shows a state in which step (1) has been performed and the metal structure of the
<工程(2)>
鋼板の温度が900℃に達した時点で通電を止めて、直ちにプレス冷却を行った。プレス冷却は、鋼板を急冷するための冷却水を誘導する水路が内部に設けられた成形型を用いて行い、鋼板を平板に成形しつつ、急冷して焼入れして、鋼板全体の金属組織をマルテンサイトに変態させた。プレス冷却時間(プレス金型下死点保持時間)は15秒であった。
図4の(C)は、工程(2)のプレス冷却を行った後の鋼板42の状態を示している。鋼板42全体の金属組織はマルテンサイト(M)になっている。
<Step (2)>
When the temperature of the steel plate reached 900°C, the electricity supply was stopped and press cooling was immediately performed. Press cooling is performed using a forming mold that is equipped with a channel inside that guides cooling water to rapidly cool the steel plate. While forming the steel plate into a flat plate, the steel plate is rapidly cooled and quenched to change the metallographic structure of the entire steel plate. transformed into martensite. The press cooling time (press mold bottom dead center holding time) was 15 seconds.
(C) of FIG. 4 shows the state of the
<工程(3)>
工程(2)で得られた、全体がマルテンサイトとなっている平板状の鋼板を、工程(1)で用いた直接通電加熱装置を用いて再び通電加熱した。ここで、鋼板の一部である第一領域は、室温から、20秒間で900℃に達するように加熱した。また、鋼板の他の一部である第二領域は、室温から、20秒間で600℃に達するように、第二領域の加熱により到達する最高温度を制御して通電加熱した。この通電加熱により、第一領域はオーステナイトとなり、第二領域は焼戻しマルテンサイトとなり、第一領域と第二領域の間の第三領域はオーステナイトと焼戻しマルテンサイトを含む領域となる。
なお、鋼板の長さ方向に金属組織が変化するように第一領域、第三領域及び第二領域を設けた。第一領域の長さは800mmであり、第三領域の長さは20mmであり、第二領域の長さは380mmであった。
図4の(D)は、工程(3)を行い、鋼板43の一部である第一領域(1C)の金属組織がオーステナイト(γ)となり、鋼板の他の一部である第二領域(2C)の金属組織が焼戻しマルテンサイト(MT)となり、第一領域と第二領域の間に存在する第三領域(3C)の金属組織がオーステナイト(γ)と焼戻しマルテンサイト(MT)とからなっている状態を示している。
<Step (3)>
The flat steel plate obtained in step (2) and entirely made of martensite was heated again using the direct current heating device used in step (1). Here, the first region, which is a part of the steel plate, was heated from room temperature to 900° C. in 20 seconds. Further, the second region, which is another part of the steel plate, was electrically heated by controlling the maximum temperature reached by heating the second region so that the temperature reached 600° C. in 20 seconds from room temperature. By this electrical heating, the first region becomes austenite, the second region becomes tempered martensite, and the third region between the first region and the second region becomes a region containing austenite and tempered martensite.
Note that the first region, the third region, and the second region were provided so that the metal structure changed in the length direction of the steel plate. The length of the first region was 800 mm, the length of the third region was 20 mm, and the length of the second region was 380 mm.
(D) in FIG. 4 shows that after step (3) is performed, the metal structure of the first region (1C) which is a part of the
<工程(4)>
工程(3)において、鋼板の第一領域の温度が900℃に達し、かつ第二領域の温度が600℃に達した時点で通電を止めて、直ちにプレス冷却を行った。プレス冷却は、鋼板を急冷するための冷却水を誘導する水路が内部に設けられた成形型を用いて行い、鋼板を、幅方向の断面がハット型となる形状に成形しつつ、急冷して焼入れし、熱間プレス成形品を得た。プレス冷却時間(プレス金型下死点保持時間)は15秒であった。得られた熱間プレス成形品を調べたところ、第一領域の金属組織はマルテンサイトであり、第二領域の金属組織は焼戻しマルテンサイトであり、第三領域の金属組織はマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトであった。
図4の(E)は、工程(4)のプレス冷却を行い、製造された熱間プレス成形品44の状態を示している。工程(3)の後の鋼板は、図示しないプレス型によりプレス成形され、かつ冷却されて、熱間プレス成形品44となる。熱間プレス成形品44において、第一領域(1D)の金属組織はマルテンサイト(M)となり、第二領域(2D)の金属組織は焼戻しマルテンサイト(MT)であり、第三領域(3D)の金属組織はマルテンサイト(M)及び焼戻しマルテンサイト(MT)からなるものである。熱間プレス成形品44は、幅方向の断面がハット型となる形状である。図5に熱間プレス成形品44の斜視図を示す。
<Step (4)>
In step (3), when the temperature of the first region of the steel plate reached 900° C. and the temperature of the second region reached 600° C., the electricity supply was stopped and press cooling was immediately performed. Press cooling is performed using a forming mold that is equipped with a water channel inside that guides cooling water to rapidly cool the steel plate, and the steel plate is rapidly cooled while being formed into a hat-shaped cross section in the width direction. It was quenched to obtain a hot press-formed product. The press cooling time (press mold bottom dead center holding time) was 15 seconds. When the obtained hot press-formed product was examined, the metal structure of the first region was martensite, the metal structure of the second region was tempered martensite, and the metal structure of the third region was martensite and tempered martensite. It was a site.
(E) of FIG. 4 shows the state of the hot press-formed
[機械的特性の評価]
得られた熱間プレス成形品の第一領域(マルテンサイト)、第三領域(マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト)、及び第二領域(焼戻しマルテンサイト)のそれぞれについてビッカース硬さを測定した。ビッカース硬度計を用いて、JIS Z2244(2009)の規定に準拠し、300gf(荷重300g、HV0.3)で5点測定し、その平均値を求めた。
その結果、第一領域は450~500HV(1500~1700MPa)であり、第三領域は270~450HV(850~1500MPa)であり、第二領域は250~270HV(800~850MPa)であった。この結果より、実施例3では、強度に優れるハード部(第一領域)と、後加工しやすいソフト部(第二領域)と、これらの中間の強度を有する第三領域とを有する熱間プレス成形品が得られたことが分かった。
[Evaluation of mechanical properties]
The Vickers hardness was measured for each of the first region (martensite), third region (martensite and tempered martensite), and second region (tempered martensite) of the obtained hot press-formed product. Using a Vickers hardness meter, measurements were made at 5 points at 300 gf (load 300 g, HV 0.3) in accordance with the regulations of JIS Z2244 (2009), and the average value was determined.
As a result, the first region was 450-500 HV (1500-1700 MPa), the third region was 270-450 HV (850-1500 MPa), and the second region was 250-270 HV (800-850 MPa). From this result, in Example 3, a hot press having a hard part (first region) with excellent strength, a soft part (second region) that is easy to post-process, and a third region with an intermediate strength It was found that a molded article was obtained.
[結晶粒度の測定]
得られた熱間プレス成形品の第一領域のマルテンサイトの結晶粒度を、JIS G0551(2013)に基づいて測定した。5点測定して平均値を求めたところ、結晶粒度番号は11.8であった。
この結果より、実施例3でも、実施例1と同様に、急速短時間加熱からの焼入れを2回行うことで、第一領域のマルテンサイトの結晶粒度が微細化したことが分かった。
[Measurement of grain size]
The crystal grain size of martensite in the first region of the obtained hot press-formed product was measured based on JIS G0551 (2013). When measurements were taken at five points and the average value was calculated, the grain size number was 11.8.
From this result, it was found that in Example 3, as in Example 1, the grain size of martensite in the first region was refined by performing the rapid short-time heating and then quenching twice.
10、11、12、13、40、41、42、43 鋼板
14、44 熱間プレス成形品
20、21 プレス型
1A、1B、1C、1D 第一領域
2A、2B、2C、2D 第二領域
3C、3D 第三領域
F フェライト
θ セメンタイト
P パーライト
γ オーステナイト
M マルテンサイト
MT 焼戻しマルテンサイト
31 支持ロール
32 試験片
33 パンチ
34 曲げ試験後の試験片
α 曲げ試験後の試験片のなす角度
10, 11, 12, 13, 40, 41, 42, 43
Claims (4)
前記工程(1)の後の前記鋼板全体をプレス冷却し、前記鋼板全体をマルテンサイトにする工程(2)と、
前記工程(2)の後の前記鋼板を加熱して、前記鋼板の一部である第一領域をオーステナイトにし、前記鋼板の他の一部である第二領域を焼戻しマルテンサイトにする工程(3)と、
前記工程(3)の後の前記鋼板全体をプレス冷却して、前記第一領域をマルテンサイトにするとともに前記鋼板を成形する工程(4)と、
を有し、
前記工程(3)の加熱により到達する前記第二領域の最高温度が、400℃以上オーステナイト変態開始温度(A 1 点)未満である、
熱間プレス成形方法。 a step (1) of heating a steel plate to make the entire steel plate austenite;
a step (2) of press-cooling the entire steel plate after the step (1) to make the entire steel plate martensite;
A step (3) of heating the steel plate after the step (2) to make a first region, which is a part of the steel plate, austenite and a second region, which is another part of the steel plate, into tempered martensite. )and,
a step (4) of pressing and cooling the entire steel plate after the step (3) to make the first region martensite and forming the steel plate;
has
The maximum temperature of the second region reached by heating in the step (3) is 400°C or more and lower than the austenite transformation start temperature (A 1 point),
Hot press forming method.
The hot press forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating in the step (3) is performed by changing the maximum temperature reached by heating for each part of the steel plate.
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